JPH02115421A - Work machine control method for construction machine - Google Patents
Work machine control method for construction machineInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野:
本発明は、建設機械の走行時又は作業機の稼動に際し、
直線的な駆動油圧の発生を回避することにより、駆動シ
ョックのない各種操作を可能とするモジュレーシッンを
含む建設機械の制御方法に関する。[Detailed Description of the Invention] Industrial Field of Application: The present invention is applicable to the following:
The present invention relates to a control method for construction machinery including modulation, which enables various operations without drive shock by avoiding the generation of linear drive oil pressure.
従来技術:
パワーショベル、ショベルドーザ、ブルドーザのような
大型建設機械には、種種の作業に適応する作業機が装備
され、主として油圧駆動により運動されている。油圧に
よる運動は、プランジャーポンプで加圧された圧油が油
圧シリンダのピストンの上側又は下側に送り込まれ、油
圧シリンダのピストンロッドに連接する作業機を運動さ
せる0種種の作業は、運転台のレバーで圧油配管系中の
操作弁のスプールを動かし、圧油の流れを切換えて制御
する。油圧配管系には、圧油が過度の高圧となるのを防
止する圧力調整弁、作業機を駆動していた圧油の回路圧
が失われたときの逆流を防止する逆流防止弁、油圧シリ
ンダ中に真空部が発生するのを防止する真空防止弁など
が併設されている。BACKGROUND OF THE INVENTION Large construction machines such as power shovels, shovel dozers, and bulldozers are equipped with working machines adapted to various types of work, and are mainly driven by hydraulic drive. Hydraulic movement involves pumping pressure oil pressurized by a plunger pump to the upper or lower side of the piston of a hydraulic cylinder, and movement of the work equipment connected to the piston rod of the hydraulic cylinder. The lever moves the spool of the operating valve in the pressure oil piping system to switch and control the flow of pressure oil. The hydraulic piping system includes a pressure regulating valve that prevents pressure oil from reaching an excessively high pressure, a backflow prevention valve that prevents backflow when the circuit pressure of the pressure oil that was driving the work equipment is lost, and a hydraulic cylinder. A vacuum prevention valve is also installed to prevent a vacuum from forming inside.
このような油圧駆動機構により、建設m械に装備される
作業機等を運動させるときは、操作弁に代表される油圧
バルブ及びポンプ可変装置の作動速度を自由に変えるこ
とができなかった。When using such a hydraulic drive mechanism to move a working machine or the like installed in a construction machine, it is not possible to freely change the operating speed of a hydraulic valve, typified by an operating valve, and a variable pump device.
解決しようとする課題:
従来技術における油圧のシステムでは、バルブの作動が
一定速度で行われるために、油圧の入・出力は直線的に
付加されることになり運転操作上種種の難点があった。Problem to be solved: In conventional hydraulic systems, valves are operated at a constant speed, so hydraulic input and output are applied linearly, which poses various operational difficulties. .
すなわち、バルブの作動が早いときは作業機の起動、停
止時にショックが発生する。バルブの作動が遅いときは
作業機の起動、停止時に作動遅れが生ずる。さらに、同
じ作業機の速度を2通り以上に変えられる操作パターン
を持つ場合、たとえば掘削モード(普通速度モード)と
整生モード(1/2速度モード)或いは走行ハイモード
と走行ローモードを持つ場合に、一方のモードでは作動
時のショックが大きく他方のモードでは作動遅れとなる
ことが避けられなかった。また、ポンプ可変装置の作動
を早くさせるとショックの他に回路中にキャビテーショ
ンが生じた。In other words, when the valve operates quickly, a shock occurs when the work machine is started or stopped. If the valve operates slowly, there will be a delay in operation when starting and stopping the work equipment. Furthermore, when the same work equipment has an operation pattern that allows the speed to be changed in two or more ways, for example, when it has an excavation mode (normal speed mode) and leveling mode (1/2 speed mode), or a high travel mode and a low travel mode. Moreover, it was inevitable that one mode would cause a large shock during activation, and the other mode would cause a delay in activation. Additionally, when the pump variable device was activated quickly, cavitation occurred in the circuit in addition to shock.
課題の解決手段:
本発明方法は上記の課題を、コントローラを設置しこれ
を介して操作弁及びポンプ可変装置を作動させることに
より解決した。このような制御方法とすればバルブ及び
ポンプ可変装置の作動状態が瞬発的に転移することが抑
止でき、作業機等に及ぶ駆動力の発現に時間的な巾をも
たせ、ショック及びキャビテーションの無い円滑な運動
を行わせることが可能となった。コントローラによる制
御は電気的に行うことにより容易に達成できる。Means for Solving the Problems: The method of the present invention has solved the above problems by installing a controller and operating the operating valve and pump variable device via the controller. With this control method, it is possible to prevent the operating states of valves and pump variable devices from changing instantaneously, and it is possible to provide a time range for the expression of driving force to the work equipment, etc., and to ensure smooth operation without shock or cavitation. It became possible to perform various exercises. Control by the controller can be easily accomplished electrically.
発明の構成・作用:
本発明方法では、パワーショベル、ショベルドーザ、ブ
ルドーザのような建設機械の走行或いはこれらに装備さ
れた作業機を運動させる油圧配管系の操作弁及びポンプ
可変装置をコントローラで作動する油圧コントロールバ
ルブ及びポンプとした。コントローラは、オペレータの
電気レバー操作により、作業状況に応じてオペレータが
選択し、又は予め設定された何種類かのモードに自動的
に支配させて、所定のモジュレーションとなるようにバ
ルブ及びポンプを作動させる。Structure and operation of the invention: In the method of the present invention, a controller operates operating valves and pump variable devices of a hydraulic piping system that drive construction machines such as power shovels, shovel dozers, and bulldozers, or move working machines equipped on these machines. Hydraulic control valve and pump. The controller operates the valves and pumps to achieve a predetermined modulation by operating an electric lever by the operator, automatically controlling one of several modes selected by the operator or preset according to the work situation. let
バルブ作動状態のモジュレーションが第2図の説明図に
示されている。バルブ及びポンプ可変装置作動のスター
ト(ストロークがIflin、のとき)からフルストロ
ークに達するまでのストロークの増加が、時間に関して
定率で直線a、 bで表されるような代表的な設定例で
ある入力信号に対し、従来例では系の遅れを加えたア、
イの応答を示した。The modulation of valve actuation is illustrated in the illustration of FIG. This input is a typical setting example in which the stroke increase from the start of the valve and pump variable device operation (when the stroke is Iflin) until reaching the full stroke is represented by straight lines a and b at a constant rate with respect to time. In the conventional example, the system delay is added to the signal.
The answer is yes.
このストロークは回路圧と密接な関係にあり、フルスト
ロークのときに回路圧はmax、である。This stroke is closely related to circuit pressure, and at full stroke, the circuit pressure is max.
本発明方法におけるパルプ作動状態は、時間に随ってス
トロークが変化する比率が多段階となっており、屈折し
た線で示されるモジュレーションパターンA、B等を設
定し、条件により設定を使い分けるのである。入力信号
aに対し設定モジュレーションAの場合は、出力はAの
設定に従って増加する。入力信号すに対し設定モジュレ
ーシヨンAの場合は、bはAより遅く入力されてきたた
めに出力はbのままとなり、ゆっくり作動して作動時は
遅れを感じない。入力信号すに対し設定モジュレーショ
ンBの場合は、bはBより早く入力されたために出力は
Bの設定に従って増加する。In the pulp operating state in the method of the present invention, the rate at which the stroke changes over time is multi-stage, and modulation patterns A, B, etc. shown by bent lines are set, and the settings are used depending on the conditions. . If the setting modulation is A for input signal a, the output increases according to the setting of A. If the set modulation is A with respect to the input signal, b is input later than A, so the output remains b, and it operates slowly so that no delay is felt during operation. When the input signal is set to modulation B, the output increases according to the setting of B because b is input earlier than B.
また、フルストロークから減圧する場合も同様に、従来
例による入力信号が直線2の時にバルブは遅れたうとな
っていたのが、本発明方法ではモジュレーションパター
ンZで表わされるバルブの作動状態となる。従って定率
で変化する直線となるような信号入力a、b又は2に対
し、モジュレーションパターンA、B又はZはいずれも
設定タイムより早くストロークが動作しないようになっ
ている。Similarly, when the pressure is reduced from a full stroke, the valve is delayed when the input signal is straight line 2 in the conventional example, but in the method of the present invention, the valve is in the operating state represented by the modulation pattern Z. Therefore, for signal inputs a, b, or 2 that are linear changes at a constant rate, modulation patterns A, B, or Z are such that the stroke does not occur earlier than the set time.
すなわち、本発明方法は、建設機械の走行又は装備され
た作業機を油圧駆動により運動させるに際し:
油圧配管系の操作弁及びポンプ可変装置を電気レバーに
より操作されるコントローラを介して作動する油圧コン
トロールバルブ及びポンプとし;
操作弁及びポンプによる圧油の回路圧の昇降及びポンプ
吐出量の増減が、作動時間とこれに随う昇降及び増減と
の比率が一定でなく、多段階に順次変化するものとなる
ようにコントローラから指令を出し;
圧油の回路圧が作動時間に随って一定の比率で昇降する
場合に対して、設定タイム以上に早く動かないように操
作弁及びポンプ可変装置が作動するように操作し;
操作弁及びポンプの作動時に生ずるシヨ・ンクを吸収す
るモジュレーション作用を行って滑らかな弁操作及びポ
ンプの制御を可能としたもので併せて回路のキャビテー
ションを防止するものである。さらにモジュレーション
パターンは、作業状態に応じてマニアル又は自動設定を
コントローラに指示することにより、複数の態様が任意
に使用できる。また、建設機械の走行時にも好適モジュ
レーションで弁操作を行うことにより、各速度にわたっ
てショックのない走行を可能としている。That is, the method of the present invention, when moving a construction machine or an equipped working machine by hydraulic drive: Hydraulic control that operates the operating valve and pump variable device of the hydraulic piping system via a controller operated by an electric lever. Valves and pumps: those in which the operating valves and pumps raise and lower the pressure oil circuit pressure and pump discharge volume, and the ratio between the operating time and the corresponding rise and fall and increase and decrease is not constant, and changes sequentially in multiple stages. A command is issued from the controller so that: When the pressure oil circuit pressure rises and falls at a constant rate according to the operating time, the operating valve and pump variable device operate to prevent it from moving faster than the set time. It is designed to perform a modulation effect to absorb the shock that occurs when operating valves and pumps, enabling smooth valve operation and pump control, and also prevents cavitation in the circuit. . Furthermore, the modulation pattern can be arbitrarily used in a plurality of modes by instructing the controller to set it manually or automatically depending on the working state. In addition, when the construction machine is running, the valves are operated with suitable modulation, thereby enabling shock-free running at all speeds.
実施例: 以下、本発明の具体的な1実施例につき説明する。Example: A specific embodiment of the present invention will be described below.
たとえば、履帯を装着して、前後進、転向が自在な建設
機械には、パケット、チルト及び旋回機能等の作業機を
装備したものについては、第1図に例示する作用流れ図
のように油圧系が設けられている。油圧駆動は建設機械
のエンジンにより駆動されるオイルポンプで加圧され、
弁操作により圧油流路が選択され作業機が運動する。従
来技術ではオペレータが操作する作業機操作レバーのみ
で操作弁のスプールが操作されていたのに対し、本発明
では電気レバーでコントローラを制御し、操作弁及びポ
ンプ制御装置の作動に緩急を保たせている。その結果、
圧油の回路圧は時間に随って一定の比率で昇降せず、多
段階の比率をもって、屈折した線で表わされるモジュレ
ーション作用を行うことになる。For example, if a construction machine is equipped with crawlers and can freely move forward, backward, and turn, and is equipped with work equipment such as packet, tilt, and swivel functions, the hydraulic system is is provided. The hydraulic drive is pressurized by an oil pump driven by the engine of the construction machine.
The pressure oil flow path is selected by valve operation and the work equipment moves. In the conventional technology, the spool of the control valve was operated only by the work equipment control lever operated by the operator, whereas in the present invention, the controller is controlled by an electric lever, and the operation of the control valve and pump control device is maintained at a slow speed. ing. the result,
The circuit pressure of the pressure oil does not rise or fall at a constant rate over time, but instead performs a modulation effect represented by a bent line at a multi-stage ratio.
そして、コントローラには、作業の状態に応じてオペレ
ータが選択するマニアル設定スイッチ並びに条件に応じ
て自動的に作業モードを設定するモード切換スイッチか
ら信号が送られる。Signals are sent to the controller from a manual setting switch that is selected by the operator depending on the state of work, and a mode changeover switch that automatically sets the work mode depending on the conditions.
その結果、多様な作業に対応する複数のモジュレーショ
ン作用を有することが可能となっている。As a result, it is possible to have multiple modulation effects that correspond to a variety of tasks.
次に、作業条件とモジュレーション作用の設定を説明す
る。第2図に示されるのは、弁操作のモジュレーション
を3組有する(本発明方法では少くとも2組有する。)
例である。Next, the working conditions and modulation effect settings will be explained. What is shown in FIG. 2 has three sets of valve operation modulations (the method of the invention has at least two sets).
This is an example.
この場合、破線a、b、cSzはいずれも操作レバーが
操作されるときの状態を示している。In this case, the broken lines a, b, and cSz all indicate the state when the operating lever is operated.
aは急操作、bは普通操作、Cはゆっくり操作、2はa
に似た傾向の操作である。これらのうち、a、bの上昇
態様(2の下降態様)では操作時のショックの発生が避
けられない。時に瞬発的にフルストロークになる傾向の
aの態様ではそれが顕著にみられる。なお、Cのゆっく
り操作ではフルストロークに達する上昇態様が本来緩徐
なためショックは感ぜず、Cで表されるレバー操作は実
質的にモジュレーションパターンCとすることができる
。a is sudden operation, b is normal operation, C is slow operation, 2 is a
This is an operation with a similar tendency. Among these, in the ascending modes a and b (the descending mode 2), the occurrence of a shock during operation is unavoidable. This is clearly seen in the mode a, which tends to make a full stroke sometimes instantaneously. Note that in the slow operation of C, the upward movement to reach the full stroke is inherently slow, so no shock is felt, and the lever operation represented by C can substantially be the modulation pattern C.
これらに対応するモジュレーションパターンは、各作業
モードに応じて自動的に設定するか、オペレータのマニ
アル設定によりコントローラに指示し、コントローラか
ら操作弁及びポンプ可変装置部へ指令することにより得
られる。第2図に例示するモジュレーションパターンA
及びBについてみれば、たとえばパワーショベルの作業
モードを例にとると、掘削に際しては、重掘削にはショ
ックがなくソフトな挙動となるBのモジュレーションパ
ターンが適し、整正には精度的に遅れがないAのモジュ
レーションパターンが適する。又、走行に際しては、低
速時には遅れのないAのモジュレーションパターンが好
ましく、高速時には慣性の影響を少(するためショック
が一層少いBのモジュレーションパターンが好ましい。Modulation patterns corresponding to these can be set automatically according to each work mode, or can be obtained by instructing the controller through manual settings by an operator, and then issuing commands from the controller to the operating valve and pump variable device section. Modulation pattern A illustrated in Figure 2
Regarding B and B, if we take the working mode of a power shovel as an example, modulation pattern B is suitable for heavy excavation because it has no shock and soft behavior, and there is no delay in accuracy for straightening. A modulation pattern without A is suitable. Furthermore, when driving, modulation pattern A with no delay is preferable at low speeds, and modulation pattern B with less shock is preferable at high speeds because it is less affected by inertia.
本発明におけるモジュレーションパターンの策定にあた
っては、操作弁の作動或いはポンプの可変装置部の作動
のうち、初期又は終期の無効果帯域(デッドバンド)を
速やかに通過させ、回路圧が立ち充分な作動効果が得ら
れる帯域(本実施例ではストロークの中間帯の約30%
)において緩徐に作動させる傾向を保持させている。こ
れらの策定は、コントローラに演算回路とモジェレーシ
ョン選択指令回路とを内蔵させることにより、電気レバ
ーの操作で制御可能としている。In formulating the modulation pattern in the present invention, the initial or final no-effect band (dead band) of the operation of the operation valve or the operation of the pump's variable device is quickly passed through, and the circuit pressure rises to ensure sufficient operation effect. is obtained (in this example, approximately 30% of the middle zone of the stroke)
) maintains a tendency to operate slowly. These formulations can be controlled by operating an electric lever by incorporating an arithmetic circuit and a modulation selection command circuit into the controller.
発明の効果:
本発明方法によるときは、建設機械の走行並びに作業機
の起動時、停止時のショックを効果的に防止し、ポンプ
のキャビテーションも抑止できる。そして、作業モード
に応じたモジュレーションパターンを選択することによ
り、作動を遅らせずに精度が要求される仕事、或いは精
度を必要としないがショックを発生せずに迅速に進めた
い作業に適合させることが可能となった。Effects of the Invention: When the method of the present invention is used, it is possible to effectively prevent shocks when the construction machine is running and when the working machine is started and stopped, and cavitation of the pump can also be suppressed. By selecting a modulation pattern according to the work mode, it can be adapted to work that requires precision without delaying operation, or work that does not require precision but requires rapid progress without causing shock. It has become possible.
第1図は本発明方法の具体的な実施例の流れ図、第2図
はコントローラの指令に基づく操作弁及びポンプのモジ
ュレーションパターンの説明図である。
フ
′貝!’j’L’
第1図
第2図FIG. 1 is a flowchart of a specific embodiment of the method of the present invention, and FIG. 2 is an explanatory diagram of a modulation pattern of an operating valve and a pump based on commands from a controller. Fu' shellfish! 'j'L' Figure 1 Figure 2
Claims (1)
駆動で行うに際し: 油圧配管系の操作弁及び可変ポンプを、電 気レバーにより操作されるコントローラを介して作動す
る油圧コントロールバルブ及びポンプとし; 操作弁による圧油の回路圧の昇降及びポン プ吐出量の増減が、作動時間とこれに随う昇降及び増減
との比率が一定でなく多段階に順次変化するものとなる
ようにコントローラから指令を出し; 圧油の回路圧が作動時間に随って一定の比 率で昇降する場合に対して、設定タイム以上に早く動か
ないように操作弁及びポンプ可変装置が作動するように
操作し; 操作弁及びポンプの作動時に生ずるショッ クを吸収するモジュレーション作用を行い、さらにポン
プの作動時に生ずるキャビテーションを防止するように
した; ことを特徴とする建設機械の作業機制御方 法。 2 種種の作業に対応するために、操作弁の操作モジュ
レーションを複数となし、これを支配するコントローラ
の指令を、オペレータの選択による作業モードに合せて
自動的に行うものとマニアルで行うもののいずれかによ
り行い、上記操作モジュレーションの種種な使い分けを
可能とした請求項第1項に記載の建設機械の作業機制御
方法。[Scope of Claims] 1. When hydraulically driving construction machinery or moving the installed work equipment: Hydraulic pressure that operates the operating valves and variable pumps of the hydraulic piping system via a controller operated by an electric lever. For control valves and pumps; when the operating valve raises and lowers the circuit pressure of pressure oil and increases and decreases the pump discharge volume, the ratio between the operating time and the corresponding rise and fall and increase and decrease is not constant, but changes sequentially in multiple stages. When the pressure oil circuit pressure rises and falls at a constant rate according to the operating time, the control valve and pump variable device operate so that it does not move faster than the set time. A method for controlling a working machine for construction machinery, characterized in that: the operating valve and the pump are operated to perform a modulation action to absorb the shock that occurs when the pump is operated, and cavitation that occurs when the pump is operated is further prevented. 2. In order to cope with different types of work, multiple operation modulations of the operating valves are provided, and the commands of the controller that governs these are either automatic or manual depending on the work mode selected by the operator. 2. The method of controlling a working machine for a construction machine according to claim 1, wherein the control method is performed by performing the above operation modulation, thereby making it possible to use various types of the operation modulation.
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